| 2019 №04 (07) |
DOI of Article 10.15407/tdnk2019.04.01 |
2019 №04 (02) |
Технічна діагностика і неруйнівний контроль, 2019, №4, стор. 12-24
Діагностування пошкодженості аустенітної сталі AISI 304 при механічному навантаженні по вимірах коерцитивної сили
О.П. Гопкало1, В.О. Нехотящий2, Г.Я. Безлюдько3, Ю.П. Кураш1, Р.М. Соломаха3
1Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України. 01014, м. Київ, вул. Тимірязєвська, 2. E-mail: ips@ipp.kiev.ua
2ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150. м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
3ТОВ «Спеціальні наукові розробки». 61184, м. Харків, а/с 12036, Україна
Приведені результати експериментальних досліджень можливості використання коерцитиметричного контролю для оцінки ступеню пошкодження металу при механічному навантаженні по вимірах коерцитивної сили. Показано, що відмінності у реагуванні коерцитивної сили на механічні навантаження феромагнітних та аустенітних сталей полягають у відмінностях фізичної природи цих явищ. Для феромагнітних сталей зміни значень коерцитивної сили при механічному навантаженні пов’язані з упорядкуванням орієнтації доменної структури металу (від хаотичної до направленої). Реагування коерцитивної сили на механічні навантаження парамагнітної (у вихідному стані) нестабільної аустенітної сталі AISI 304 (08Х18Н9) пов’язано із структурними перетвореннями в процесі деформування вихідного аустеніту в деформаційний мартенсит з кінцевим ферито-перлітним розпадом. Механічні навантаження обумовлюють зміну співвідношення феромагніиних та парамагнітних фаз металу, які викликають зростання значень коерцитивної сили до певної величини після чого при руйнуванні має місце зниження цих значень. Було встановлено, що зростання значень коерцитивної сили відповідає пружному та пружнопластичному деформуванню (стадії зародження тріщин), а зниження їх значень пов’язано з втратою суцільності металу при появі пор або тріщин (стадії розвитку тріщин). Для нестабільних аустенітних сталей по зміні напрямку кінетики коерцитивної сили в процесі навантаження з’являється можливість значно спростити визначення границі витривалості та встановлення стадій процесу накопичення пошкоджень з побудовою лінії незворотної пошкоджуваності (за Френчем). Коерцитиметричний моніторинг поверхні реальних конструкцій дозволяє визначати напрямок головних напружень і виявляти появу поверхневих та підповерхневих тріщин та оцінити рівень отриманих пошкоджень. Бібліогр. 18, рис. 18.
Ключові слова: структуроскоп, коерцитивна сила, навантаження, пошкодження, напруження, деформація, руйнування
Надійшла до редакції 17.07.2019
Підписано до друку 11.12.2019
Список літератури
1. Христенко И.Н., Кривова В.В. (1984) Влияние пластической деформации на коэрцитивную силу малоуглеродистой стали. Дефектоскопия, 6, 90–98.2. Горкунов Э.С., Федоров В.П., Бухвалов А.Б., Веселов И.Н. (1997) Моделирование диаграммы деформирования на основе измерения ее магнитных характеристик. Там же, 4, 87–95.
3. Попов В.А., Гудошник В.А. (2012) Мифы и реальность применения магнитной структуроскопии при оценке напряженно-деформированного состояния металлоконструкций подъемных сооружений. Подъемные сооружения. Специальная техника, 12, 20–21.
4. Гопкало А.П., Безлюдько Г.Я., Нехотящий В.А. (2017) К экспертной оценке поврежденности стали AISI 304 при статическом и циклическом нагружении по измерениям коэрцитивной силы. В мире неразрушающего контроля, 20, 45–51.
5. Гопкало О., Безлюдько Г., Нехотящий В. (2017) Оцінка пошкоджень металу конструкцій при статичному та циклічному деформуванні по кінетиці коерцитивної сили. Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування і прогнозування. Праці конференції. 19–22 вересня 2017 р. Тернопіль, сс.73–78.
6. Gopkalo O., Bezlyudko G., Nekhotiashchiy V. (2018) Evaluation of the structures metal damage under the static and cyclic loadings according to the coersive force value. Scientific Journal of TNTU. Ternopil. TNTU, 89, 1, 19–32. (Mechanics and materials science).
7. Bezlyudko G.Ya., Popov B.E., Solomaha R.N. (2015) Primenenie metoda koercitivnoi sily segodnya. V mire nerazruwayutshego kontrolya. Sankt Peterburg, 18, 4, 4–8. [in Russian].
8. Nehotyatshii V.A., Palienko A.L., Gopkalo A.P. (2015) Ocenka degradacii stali 08H18N9 po kinetike koercitivnoi sily. Ibid, 14–16. [in Russian].
9. Стрижало В.А. (1978) Циклическая прочность и ползучесть металлов при малоцикловом нагружении в условиях низких и высоких температур. Киев, Наукова думка.
10. Трощенко В.Т., Стрижало В.А., Синявский Д.П., Ивахненко В.В. (1982) О влиянии коэффициента асимметрии цикла напряжений на развитие усталостного и квазистатического разрушения при малоцикловом нагружении. Проблемы прочности, 8, 14–21.
11. Иванова В.С., Терентьев В.Ф. (1975) Природа усталости металлов. Москва, Металлургия.
12. Миллер К.Ж. (1994) Усталость металлов – прошлое, настоящее и будущее. Заводская лаборатория, 3, 544–561.
13. Новиков И.И., Ермишкин В.А. (1995) Об анализе деформационных кривых металлов. Металлы, 6, 142–154.
14. Терентьев В.Ф., Оксогоев А.А. (2001) Циклическая прочность металлических материалов. Учеб. пособие. Новосибирск, Изд-во НГТУ.
15. Pangborn R.N., Weissmann S., Kramer J.R. (1978) Work hardening in the surface layer and in bulk during fatigue. Ser. Met., 12, 2, 129–131.
16. Sato Y., Sasaki H., Kumana A. (1980) Surface layer yielding of lowcarbon steel cylinders. J. Mater. Sci. Soc. Jap., 17, 3–4, 185–192.
17. Miyazaki S., Shibata K., Fujita H. (1979) Effect of specimen thickness on Mechanical Properties of Polycrystalline Aggregates with Various grain sizes. Acta met., 27, 5, 855–863.
18. Гуляев А.П. (1951) Металловедение. Москва.